湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書1城軌車輛電力牽引交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的分析及故障排除設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄摘 要 1引 言 1第1章　電力牽引交流傳動(dòng)技術(shù)的概述 21.1 電力牽引交流技術(shù)的組成 21.2 電力牽引交流傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展 4第2章 交流牽引電機(jī)的構(gòu)造分析 62.1 交流牽引電機(jī)的簡(jiǎn)介 62.2 交流牽引電機(jī)的結(jié)構(gòu) 72.3 交流牽引電機(jī)的工作原理 92.4 交流牽引電機(jī)的工作特性 10第3章　城軌車輛交流傳動(dòng)控制系統(tǒng) 123.1交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)概述 123.2交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 133.3交流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制方式 143.4城軌車輛交流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制原理 16第4章　城軌列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 194.1 TCN及LonWorks網(wǎng)絡(luò) 194.2 ARCNET網(wǎng)絡(luò)和CAN總線 234.3 CAN總線 264.4 CAN2.0總線規(guī)范 274.5 常見(jiàn)的幾種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 28第5章 HXD3交流傳動(dòng)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)功能和原理 345.1 HXD3型電力機(jī)車技術(shù)特征 345.2 HXD3型機(jī)車主變壓器的結(jié)構(gòu) 365.3 HXD3型機(jī)車交流傳動(dòng)系統(tǒng)的功能 385.4 HXD3型機(jī)車主變壓器的制動(dòng)原理 39第6章　城軌車輛電力牽引交流控制系統(tǒng)的故障排除 436.1 常見(jiàn)的故障分析方法 436.2 城軌列車牽引交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的常見(jiàn)故障 456.3 城軌列車牽引交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的故障故障分析 476.4 城軌列車牽引交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的常見(jiàn)故障處理措施 50第7章 結(jié)論 52心得體會(huì) 53參考文獻(xiàn) 54附 圖 55摘 要隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力牽引交流傳動(dòng)系統(tǒng)逐步代替了早期的直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)，在城市軌道交通領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，成為軌道交通實(shí)現(xiàn)高速和重載運(yùn)輸?shù)奈ㄒ贿x擇和主要發(fā)展方向。

而交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)是城軌電力牽引傳動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件，是城軌列車運(yùn)行的神經(jīng)中樞系統(tǒng)通過(guò)分析城軌車輛牽引傳動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)造和原理，掌握常見(jiàn)故障的處理方法有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義本設(shè)計(jì)主要分析城軌車輛電力牽引交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的組成構(gòu)件，各組成部件的主要功能和原理，以及常見(jiàn)的各種故障類型，對(duì)該系統(tǒng)常見(jiàn)的故障進(jìn)行分析，掌握處理故障的有效方法 關(guān)鍵詞：城軌車輛 交流傳動(dòng) 控制系統(tǒng) 故障排除 AbstractWith the development of power electronic technology, electric traction drive system gradually took the place of early DC traction drive system, in the city rail transportation has been applied extensively, become the orbit traffic to achieve high speed and heavy haul transportation only option and the main direction of development The AC drive control system of city rail electric traction drive control is a core component of the system, is the city rail train in the central nervous system Through the analysis of urban rail vehicle traction control system structure and principle, to grasp the common breakdown processing method has a very important practical significance The design of the main analysis of city railway vehicle AC drive control system in electric traction components, each component of the main function and the principle, as well as the common fault types, the system common fault analysis, fault handling method.Key words: urban rail vehicle AC drive control system trouble shooting1引 言隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市規(guī)模在不斷擴(kuò)大，城市人口急劇增加，隨之出現(xiàn)的交通擁堵問(wèn)題日趨嚴(yán)重。

城市軌道交通新的交通運(yùn)輸方式以其不可比擬的優(yōu)勢(shì)快速發(fā)展起來(lái)，在城市公共交通中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用因此，做好此項(xiàng)工作，保障城軌列車的運(yùn)行安全是全體城軌工作人員的神圣職責(zé)隨著城軌電力牽引列車的運(yùn)行速度和載客量日益提高，確保列車的運(yùn)營(yíng)安全，具有十分重要的意義，一旦發(fā)生行車事故，不僅經(jīng)濟(jì)損失是巨大的，甚至可能造成不良的政治影響城軌車輛電力牽引交流控制是一個(gè)高度集中的大系統(tǒng)，為了不斷提高運(yùn)營(yíng)能力，防止各類事故的發(fā)生，就要求我們熟悉城軌車輛牽引傳動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)造和原理，掌握常見(jiàn)故障的處理方法才能保證這個(gè)大系統(tǒng)的有機(jī)統(tǒng)一，保證城軌運(yùn)營(yíng)的暢通無(wú)阻作為城市軌道交通控制專業(yè)的專業(yè)學(xué)員，城軌機(jī)車車輛運(yùn)營(yíng)質(zhì)量的好壞，與我們技術(shù)要求水平的高低關(guān)系極大，因此，如何科學(xué)地使用好城軌交流傳動(dòng)電力機(jī)車，充分發(fā)揮它的效能，掌握它的運(yùn)行規(guī)律，以提高列車牽引重量和運(yùn)行速度，安全正點(diǎn)的完成運(yùn)營(yíng)任務(wù)，是我們必須研究的課題只有了解和掌握了城軌車輛電力牽引交流的控制性能，以及列車運(yùn)行的一般規(guī)律和有效的故障排除，才能正確操縱城軌列車，及時(shí)有效的排除列車故障，安全正點(diǎn)，多快好省地完成運(yùn)營(yíng)任務(wù)城市軌道交通作為國(guó)家重要的基礎(chǔ)設(shè)施、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈和大眾化的交通工具,它負(fù)擔(dān)著城市人員交流的主要運(yùn)輸任務(wù)，在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)又好又快發(fā)展中肩負(fù)著重大責(zé)任，承擔(dān)著艱巨任務(wù)。

城市軌道交通具有占地少、污染小、能耗低、成本低、運(yùn)量大、全天候的比較優(yōu)勢(shì)，加快城市科技創(chuàng)新步伐，對(duì)加快構(gòu)建符合科學(xué)發(fā)展要求的我國(guó)綜合交通運(yùn)輸體系，具有不可替代的重要作用我國(guó)城市軌道交通技術(shù)發(fā)展的總目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)城市軌道交通現(xiàn)代化，重點(diǎn)發(fā)展方向是乘客運(yùn)輸快速化、高速化，貨物運(yùn)輸重載化、快捷化，安全裝備系統(tǒng)化，牽引動(dòng)力系統(tǒng)化逐步建立一個(gè)具有中國(guó)城市軌道交通特點(diǎn)的技術(shù)體系.隨著近年中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，城市軌道交通需求也隨之增加，自2006年以來(lái)，大功率交流傳動(dòng)機(jī)車誕生及批量投入運(yùn)用，標(biāo)志著我國(guó)鐵路機(jī)車行業(yè)成功實(shí)現(xiàn)了由直流傳動(dòng)向交流傳動(dòng)的轉(zhuǎn)化，機(jī)車技術(shù)平臺(tái)達(dá)到世界先進(jìn)水平，機(jī)車裝備現(xiàn)代化和機(jī)車裝備制造業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展邁入了新的歷史階段第1章　電力牽引交流傳動(dòng)技術(shù)的概述1.1 電力牽引交流技術(shù)的組成從很早的年代開(kāi)始,人們就一直努力探索機(jī)車牽引動(dòng)力系統(tǒng)的電傳動(dòng)技術(shù)1879年的世界第一臺(tái)電力機(jī)車和1881年的第一臺(tái)城市電車都在嘗試直流供電牽引方式1891年西門子試驗(yàn)了三相交流直接供電、繞線式轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)牽引的機(jī)車, 1917年德國(guó)又試制了采用“劈相機(jī)”將單相交流供電進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、變換為三相交流電的試驗(yàn)車大功率硅整流技術(shù)的出現(xiàn)，使電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車的傳動(dòng)型式從直-直傳動(dòng)(直流發(fā)電機(jī)或直流供電-直流電動(dòng)機(jī))，很自然地被更優(yōu)越的交-直傳動(dòng)(交流發(fā)電機(jī)或交流供電-硅整流-直流電動(dòng)機(jī))所取代。

電力牽引交流傳動(dòng)系統(tǒng)主要由牽引變壓器、牽引電機(jī)和牽引變流器組成其主要組成如圖1-1所示通訊模塊器 動(dòng)力制動(dòng)模塊器輔助變頻器電子設(shè)備器主 變 頻 器空氣系統(tǒng)模塊動(dòng)器圖1-1 交流傳動(dòng)機(jī)車主要組成交流傳動(dòng)電力牽引的技術(shù)主要分為：核心層技術(shù)、輔助層技術(shù)和相關(guān)層技術(shù)其核心層技術(shù)主要包括：牽引變頻器技術(shù)、變頻控制及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)和牽引變壓器技術(shù)其輔助層技術(shù)主要包括：冷卻與通風(fēng)技術(shù)、輔助變流器技術(shù)、控制電源技術(shù)、保護(hù)技術(shù)和電磁兼容與布線技術(shù)其相關(guān)層技術(shù)主要包括：司機(jī)臺(tái)操縱技術(shù)、車體輕量化技術(shù)、轉(zhuǎn)向架技術(shù)、空氣制動(dòng)技術(shù)和高壓測(cè)檢測(cè)技術(shù)電力牽引作為電氣傳動(dòng)的一個(gè)單獨(dú)類別，過(guò)去一起采用直流電動(dòng)機(jī)牽引或脈流電動(dòng)機(jī)牽引近20年來(lái)，由于電子技術(shù)尤其是大功率變流技術(shù)的發(fā)展、控制理論和控制技術(shù)的完善、以及靜止變頻器研究技術(shù)的成熟，使三相交流電動(dòng)機(jī)在機(jī)車牽引中的應(yīng)用得到了關(guān)鍵性突破，獲得了極為迅速的發(fā)展1）牽引傳動(dòng)制式牽引傳動(dòng)制式分為直流傳動(dòng)制式和交流傳動(dòng)制式目前我國(guó)干線鐵路使用的電力機(jī)車仍以直流傳動(dòng)制式為主，交流傳動(dòng)機(jī)車雖然已經(jīng)有了運(yùn)用，但在電力牽引動(dòng)力中所占的比重很小由于交流傳動(dòng)機(jī)車性能的優(yōu)越性，國(guó)外的主要機(jī)車生產(chǎn)商早已停止了直流傳動(dòng)機(jī)車的生產(chǎn)，基本上都是采用交流傳動(dòng)方式的牽引技術(shù)。

我國(guó)鐵路牽引的交流傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用才剛剛開(kāi)始，技術(shù)上遠(yuǎn)未達(dá)到成熟的程度2）動(dòng)力配置方式按牽引動(dòng)力配置方式可以分為動(dòng)力集中方式和動(dòng)力分散方式動(dòng)力集中方式就是傳統(tǒng)的機(jī)車牽引方式，這是我國(guó)目前電力牽引的主要模式，也是我國(guó)鐵路運(yùn)用比較成熟的牽引模式動(dòng)力分散型動(dòng)車組是日本首創(chuàng)的，動(dòng)力分散方式是城市地鐵牽引模式的進(jìn)化和發(fā)展，是一種發(fā)展迅速的牽引模式歐洲國(guó)家近年來(lái)也紛紛采用動(dòng)力分散型動(dòng)車組的模式目前我國(guó)也已經(jīng)有了這種牽引模式的動(dòng)車組，如“中原之星”動(dòng)車組,“先鋒”號(hào)動(dòng)車組以及CRH系列動(dòng)車組，但無(wú)論在技術(shù)上還是在運(yùn)用管理上都只是剛剛起步3）運(yùn)行速度等級(jí)我國(guó)已經(jīng)有了120km／h及以下等級(jí)、160km／h等級(jí)、200km／h等級(jí)、250km／h等級(jí)以及300km／h的電力機(jī)車或動(dòng)力分散型動(dòng)車組160km／h及其以下等級(jí)的機(jī)車在技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，也有了較為成熟的運(yùn)用和管理經(jīng)驗(yàn)；但對(duì)于250km／h及其以上等級(jí)機(jī)車的應(yīng)用才剛剛開(kāi)始，技術(shù)上也還不夠成熟4）車載牽引功率車載功率可以從總功率和單軸功率兩個(gè)方面來(lái)看：我國(guó)直流傳動(dòng)機(jī)車的車載總功率最大為6400kW(SS4型機(jī)車)，單軸功率最大為900kW(SS8型機(jī)車)；交流傳動(dòng)機(jī)車的車載總功率最大為7200kw(SSJ3型機(jī)車)，單軸功率最大為1200kW(“中華之星”動(dòng)車組)。

作為單軸1200kW的交流傳動(dòng)機(jī)車來(lái)說(shuō)，已經(jīng)達(dá)到了較高的水平，只是在技術(shù)上還不夠成熟5）牽引控制系統(tǒng)我國(guó)鐵路機(jī)車已經(jīng)普遍采用微機(jī)作為牽引控制系統(tǒng)，但在直流傳動(dòng)機(jī)車上仍有相當(dāng)數(shù)量的模擬電子控制系統(tǒng)動(dòng)車組上已經(jīng)開(kāi)始使用列車和車廂的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)控制和信息交換，初步形成了分布式控制的雛形但目前還沒(méi)有我們自己的、成熟可靠的微機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)品，控制網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用尚待完善由此可見(jiàn),電力電子技術(shù)這門綜合學(xué)科對(duì)牽引動(dòng)力交流傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生了強(qiáng)大的推動(dòng)力微計(jì)算機(jī)和微處理器品質(zhì)不斷提升,由8位進(jìn)步到32位、64位,由定點(diǎn)運(yùn)算進(jìn)步到浮點(diǎn)運(yùn)算,處理能力大幅提升,構(gòu)筑了以高速數(shù)字信號(hào)處理器為核心的實(shí)時(shí)控制器1.2 電力牽引交流傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展為追蹤世界新型“交-直-交”電力機(jī)車新技術(shù)，更為了滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求, 推動(dòng)軌道交通裝備技術(shù)進(jìn)步, 我國(guó)研究、應(yīng)用交流傳動(dòng)技術(shù), 經(jīng)歷了技術(shù)探索( 理論認(rèn)識(shí)與基礎(chǔ)開(kāi)發(fā))、引進(jìn)應(yīng)用( X2000動(dòng)車組)、合作研制(“藍(lán)箭”動(dòng)車組和NJ1內(nèi)燃調(diào)車等)、自主開(kāi)發(fā)幾個(gè)階段。